MTU柴油机推进轴系的联轴器匹配研究及扭振特性预报

[目的]为明确中、高速柴油机与多弹性联轴器匹配的扭振计算方法及推进轴系扭振特性,[方法]以某船MTU柴油机推进轴系为研究对象,分析与之匹配的多弹性联轴器选型方法,建立MTU柴油机推进轴系的扭振计算模型,分析MTU柴油机的激励特性和推进轴系扭振特性,开展MTU柴油机与多弹性联轴器匹配系列轴系的扭振特性预报,并提出基于实测振幅和解析法的阻尼修正推算方法,用以修正轴系扭振特性的预报结果。[结果]研究结果表明:实测共振频率与计算频率吻合;经修正,共振转速处的曲轴应力降低了16%,弹性联轴器的振动扭矩降低了15%,验证了扭振计算方法的正确性。[结论]所得结论可为后续同型舰船的轴系扭振分析提供工程参考。     

全回转推进轴系扭振计算方法研究

分析了全回转推进轴系的特点,建立了全回转推进轴系的扭转振动计算当量模型,提出了扭转振动计算中考虑系统功率分配以及万向联轴器的二次激励的计算方法。以某78m海洋平台供应船全回转推进轴系为例,进行了系统自由振动及强迫振动计算,并与实船扭振测试进行对比,结果表明,考虑系统功率分配及万向联轴器二次激励后的计算更接近于实际,验证了所提出全回转推进轴系扭振计算方法的正确性。     

船舶轴系扭振计算中若干问题的研究

对船舶轴系扭振计算中最为主要的公式,平均指示压力、气体力所产生的干扰力矩、外阻尼等进行探讨和修正。完善了船舶轴系扭振计算,提高扭振计算的精度。对MAN B＆W 90MC型柴油机实例计算及实船测量结果表明,平均指示压力降低了5．3％,气体力所产生干扰力矩降低了3．1％,外阻尼降低了8．29％,而船舶轴系扭振应力的计算精度也相应地提高了3．23％。     

冰载荷下柴油机推进轴系扭振的数值方法研究

本文研究出一种可用于计算冰载荷下柴油机推进轴系扭振的数值方法。先介绍了轴系扭振Newmark时域计算方法理论,针对一个多用途船的柴油机推进轴系,应用该计算方法,对柴油机稳定运行工况下的瞬态扭振进行仿真计算,将时域与频域计算结果进行对比,验证了该数值方法的可应用性;同时,在考虑柴油机调速器的情况下,利用刚性轴模型推导出相关激励载荷,并结合上述时域方法计算了额定转速时冰载荷下轴系的扭振响应,得到了轴系的最大响应幅值,并与无冰载荷冲击下的结果进行对比分析。     

低频率比下发动机轴系的扭振

文章阐明在低频率比下发动机轴系扭振特征的主要成份是滚振,频率比越低,滚振越大。频率比系指激励力矩的频率和单结扭振自振频率之比。因此,滚振既存在于大型低速发动机装置中,也存在于高速发动机装置中。本文作者导得多缸发动机轴系的滚振计算公式。同时应用了三质量模拟系统,探讨了转动惯量、刚度、阻尼和激励力矩对系统的滚振、扭振及其合成振动的振幅和相位的影响效应,与内在关系。文章列举了若干不同类型的发动机动力装置的扭振实测结果,并运用了模拟系统分析的结论,剖析各动力装置的低频率比下的扭振特性。     

基于扭转弹性波理论的船舶柴油机推进轴系扭振研究

本文建立了连续轴模型中沿轴向传播的扭振弹性波的波动方程组,结合方程组的初始条件和边界条件及波动方程解的行波表达式,导出了各轴段扭转弹性波传播的解析表达式,利用数值迭代方法可求解;利用弹性波分析理论对船舶柴油机推进轴系的连续模型进行了扭振响应计算的研究,在激励力上可同时计及各谐次的综合作用,可精确计算共振及非共振工况的强迫振动响应,使计算过程与扭振实测分析过程完全对应.研究中,对某船舶柴油机推进轴系的扭转振动振形和轴系扭振响应进行了计算,获得了较好的效果.     

基于频域分析的冰载荷激励下推进轴系扭振计算方法研究及工程软件开发

受全球气候变暖的影响,极地/冰区航线将在可预见的时间内成为一条连接太平洋和大西洋的新航道。在极地/冰区航行技术的研究中,冰载荷激励下推进轴系扭振计算方法的建立是该轴系设计的关键因素。论文开展了3种冰载荷工况下螺旋桨桨叶激励分析,利用Fourier变换将冰载荷时域(以螺旋桨旋转角度度量的)激励信号转化为频域激励信号。并提出在变速系统中将螺旋桨激励谐次与幅值转化为与柴油机转速相同当量系统的方法。基于冰载荷激励研究与分析成果,开发了基于频域分析的冰载荷激励下推进轴系扭振工程计算软件。这项研究为我国自主开展极地/冰区航行船舶推进轴系的研究和设计奠定了基础。     

船舶推进轴系扭振激光测试技术

本文介绍船舶推进轴系扭振的激光测试原理与方法，并将实测数据与轴系扭振电测法测试数据及理论计算数据进行对比分析，得到满意的结果。轴系扭振激光测试不仅测试数据可靠，而且测试简单、安装方便，无需任何附件，适用于各类轴系的扭振测试工作。对于利用其它方法无法测试的轴系显示了不可比拟的优越性。     

冰载荷冲击下的船舶推进轴系瞬态扭转振动响应分析

传统的推进轴系扭转振动响应计算聚焦于稳态响应,而传递矩阵法、系统矩阵法,可以取得满意的稳态计算结果,但无法处理冰区船舶、海洋工程船舶所遇到的变载荷、变惯量等瞬态工况。为了克服频域扭振计算方法在处理瞬态条件扭振问题的局限性,使用 Newmark 法从时域求解轴系扭转振动微分方程组,基于该算法对某船推进轴系在冰载荷作用下的瞬态响应做了数值计算。其结果表明,在冰载荷冲击下,轴系瞬态扭矩比稳态扭矩大;通过时频分析,在冰载荷作用期间,出现了明显的螺旋桨叶频激励,因此须避免冰载荷激励产生轴系扭转振动的叶次共振。 Newmark 法扭振计算结果与实船测试结果对比表明,该方法在稳态响应计算和时域曲线上都与实际测量结果基本一致,具有工程实用性。     

船舶轴系扭振计算和测试实例分析

船级社规范对轴系扭振提出了计算和实测的要求。本文对若干轴系固有频率的实测值与计算值不一致的船舶进行了分析，并给出了对影响其相应计算精度的减振器、曲轴、联轴节刚度等扭振参数进行了修正的实例；通过实测，对无阻尼自由振动计算的振型精度亦进行了分析，按振型推算系统响应超规范要求的船舶，可根据实测振幅来调整阻尼参数并用解析计算法来评价轴系扭振特性。结果表明，精确测定出系统的固有频率和振幅，从而核定轴系的扭振参数，是提高扭振计算精度的关键所在。     

冰区船舶柴油机推进轴系瞬态扭振计算研究

对冰区船舶推进轴系时域扭振建模方法进行阐述,归纳了扭振计算的流程,并对计算中的关键问题及影响因素进行了探讨。应用Newmark-β逐步积分法和MATLAB求解工具,进行了轴系瞬态扭振仿真计算。螺旋桨轴最大扭矩幅值的计算结果与国外计算报告的相对偏差为0.82%,验证了计算方法和程序的正确性,可为冰区船舶柴油机推进轴系瞬态扭振计算提供参考。     

复杂分支轴系扭振计算的动态矩阵法

讨论了目前国内外在船舶推进轴系扭转振动计算中所应用的诸多方法，比较了它们的优缺点。在此基础上，提出应用改进的动态矩阵法进行船舶推进轴系的扭振计算，并论述了该方法的理论基础，使其能更加简单、方便地解决船舶复杂分支推进轴系的扭转振动计算。最后还列举了实际算例的扭振计算，证明此方法在解决船舶推进轴系扭振计算方面是一种有效、方便的方法。     

39000DWT化学品/成品油船轴系优化设计

本文通过计算分析影响39 000 DWT化学品/成品油船轴系扭振的各种因素,发现调整轴径可以改善轴系扭振和校中状况,并且能够降低轴系材料和制造成本,实现轴系扭振优化设计。     

船舶轴系扭转振动消减方法研究

船舶轴系是船舶推进系统的主要组成部分,轴系产生的扭转振动是引发船舶推进系统事故的重要因素之一。在分析了船舶轴系扭转振动产生的原因、计算方法以及减振措施之后,并以某型船舶为例,利用轴系扭振计算软件,研究了优化该船轴系扭振的措施。     

船舶轴系扭转振动检验方法研究

船舶轴系扭转振动检验是检验和判断船舶轴系最重要的方法和手段,主要包括审查轴系扭振计算书和实测报告。本文介绍了轴系扭转振动计算方法及实船测量原理,并研究了扭振计算书和扭振测量报告的审查方法及注意事项,最后给出了一个船舶轴系扭转振动检验实例。     

大型船舶推进轴系扭振特性仿真和试验

基于多体动力学耦合理论结合有限元理论,以1艘大型船舶为研究对象,建立其推进轴系的刚柔耦合多体动力学仿真模型,对大型低转速推进轴系在工作中的扭振特性进行研究。在仿真计算的基础上,利用扭振测试系统对实船的扭振进行测量,并从多个谐次将轴系扭振的仿真计算值与试验测量值进行对比和分析。分析结果表明,通过仿真计算得到的轴系扭转振动变化趋势与实际测量值基本相符,验证了仿真模型的正确性和可行性。同时,通过Adams/Virbration模块分析了船体变形对轴系扭振的影响,证明了船体变形会导致轴系扭转振动增大。     

渔船轴系扭转振动的计算及图形系统

通过对４４１ｋＷ艉滑道拖网渔船轴系分析,介绍了在自由航行和起网两种工况下,轴系扭振光量系统的建立和扭振计算的ＣＡＤ方法,并绘制出相应的振型与扭振应力图形,从而为动态监测提供了理论分析依据。     

有限元分析在船舶轴系设计中的应用

使用Abaqus软件建立船舶轴系中间轴的模型,通过有限元方法计算轴法兰过渡处的应力集中系数,分析应力集中系数与轴系扭振计算结果之间的关系。相比于单圆弧过渡,三段式圆弧过渡将应力集中系数减小了20%,持续运转扭振许用应力提高了38%,瞬时运转扭振许用应力提高了17%。运用有限元分析方法检验校核了船舶轴系设计的合理性。     

含有皮带驱动附件的船舶柴油机轴系扭振分析

按照造船规范,船舶柴油机轴系扭振计算中,皮带驱动部件可不予考虑。在测试中发现,1台含皮带驱动附件的柴油发电机组轴系扭振固有频率测试值多于计算值。在传统计算模型上增加皮带驱动部件后,并根据实际布置形式建立带分支的扭振计算模型,轴系固有频率的计算与测试结果吻合。分析表明:皮带系统对轴系的扭振存在不可忽视的影响,而且若皮带及驱动设备的参数选择不当,可使轴系扭振固有频率在机组额定转速附近,威胁轴系安全运行。     

有限元分析在船舶轴系设计中的应用

使用Abaqus软件建立船舶轴系中间轴的模型，通过有限元方法计算轴法兰过渡处的应力集中系数，分析应力集中系数与轴系扭振计算结果之间的关系。相比于单圆弧过渡，三段式圆弧过渡将应力集中系数减小了20%，持续运转扭振许用应力提高了38%，瞬时运转扭振许用应力提高了17%。运用有限元分析方法检验校核了船舶轴系设计的合理性。